每一天,我们都在自由地呼吸。这无比自然的生理行为让我们习惯了氧气的存在,以为它一直都是取之不尽、用之不竭的。实际上,在地球将近46亿年的历史中,近一半的时间,可供呼吸的自由氧气分子的含量,还不到现在大气氧含量的0.001%!每个人都不能不呼吸。套用流行的一句话说,我们的命,是氧气给的。那氧气是谁“给”的呢?换句话说,占据现代大气含量21% 的氧气是从哪来的呢?
现在我们已经知道,这要归功于地质历史中的一系列增氧事件。增氧事件是指在相对较短的时间内,大气氧含量显著上升的过程。最主要的是两次全球规模的增氧事件。第一次发生在距今约24亿年前后,被称为大氧化事件。第二次发生在距今约8-5.4亿年,被称为新元古代氧化事件。
为什么会发生增氧事件?这就得弄清楚氧气的产生与消耗的关系。大气中的氧气永不停歇的被产生和消耗,两者的博弈决定大气中氧气的增减。氧气的产生途径主要有三个:光合作用、海水中的硫酸盐形成硫化物、紫外光的光分解。氧气的消耗也有三个主要途径:对生物产生的有机碳和黄铁矿的氧化作用、对成岩过程和变质过程中,产生的还原性碳和硫气体的氧化作用、对还原性火山气体(如二氧化硫等)的氧化作用。
说回到增氧事件,既然大气中突然冒出这么多氧气,一定是有超多有机碳和黄铁矿“藏”起来,“躲”过了被氧气氧化消耗掉,它们是怎么做到的?科学家们提出了三种机制:大陆碰撞造山运动、大陆裂解、以及冰期作用。这三种情况都导致了有机碳等还原性物质的埋藏,从而导致碳循环终止,使得大气圈中的氧气含量增加。经过上述一系列增氧事件的慢慢积累,地球的大气才演变成今天这个样子,我们才能愉快地生活在地球上。